Содержание

1. ОЗНАКОМЛЕНИЕ С ТЕХНОЛОГИЕЙ ОБРАБОТКИ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ СИСТЕМ ПЛАЗМОЙ АКТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ……………………………………………………………………3

   1. Методы проведения исследования ……………………..………… 3

   2. Электронография и просвечивающая электронная микроскопия. 3

1.3 Рентгеноспектральные измерения с дисперсией по энергии……. 5

1.3.1 Рентгеновский спектрометр с дисперсией по энергии …...……... 6

1.3.2 Качественный рентгеновский микроанализ……………….......... 10

1.3.3 Количественный рентгеновский микроанализ…….…………..... 11

1.3.4 Детектирование и счет: энергодисперсионный анализ................. 11

5. Метод трех поправок (ZAF коррекция)........................................ 12

1.4 Электронография и просвечивающая электронная микроскопия...12

2. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ …………………………….............. 13

2.1. Подготовка образца…………………………………………………... 13

2. Обработка тонких пленок тугоплавких металлов, систем металл-полупроводник плазмой активных газов …………………………….. 14

3. Германид кремния…………………………………………………..16

1. Фазовая диаграмма системы кремний-германий ….…...……... 15

2.3.2 Электрические свойства SiGe сплавов………………................. 16

2.3.3 Зонная диаграмма сплавов Si и Ge…….…………......................... .20

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ……………...………. . . 24

1 Ознакомление с технологией обработки тонкопленочных систем плазмой активных материалов

1.1 Методы проведения исследования

В качестве основных методов исследования структуры и фазового состава тонкопленочных систем применялись просвечивающая электронная микроскопия и электронография, для определения элементного состава композиций использовали рентгеноспектральные измерения с дисперсией по энергии.

1.2 Электронография и просвечивающая электронная микроскопия

Методы электронной микроскопии и электронографии основаны на дифракции быстрых электронов. Их использование позволяет получать сведения о структуре и фазовом составе тонких пленок. Достоинством электронной микроскопии является также возможность непосредственного наблюдения участка, от которого получена микродифракционная картина, что позволяет разделять отдельные кристаллиты фаз в случаях, когда исследуется пленка сложного фазового состава.

При прохождении пучка электронов через образец происходит дифракция электронов на кристаллической решетке в соответствии с законом Вульфа-Брэгга. Рассеяние электронов происходит на электростатическом потенциале атомов вещества. Формирование контраста электронно-микроскопического изображения зависит от Брэгговских дифракционных углов и от межплоскостных расстояний в решетке металла.

Исследование структурных и фазовых превращений в пленках тугоплавких металлов и композициях металл-полупроводник при обработке плазмой активных газов проводились на электронных микроскопах JEM-200 СХ, ЭМ-125 и на электронографе ЭМР-102 (рисунок 1.1).

Постоянную прибора определяли путем калибровки, используя образец с известными параметрами кристаллической решетки. В качестве калибровочного эталона были выбраны поликристаллические образцы окиси магния, дающие четкую кольцевую электронограмму. Условия Вульфа-Брэгга для дифракции электронов на окиси магния выполняются для следующих систем плоскостей (таблица 1.1).

Таблица 1.1

Межплоскостные расстояния окиси магния

hkl	111	200	220	222	400	420	422
d, нм	0,242	0,210	0,148	0,121	0,105	0,093	0,086
I, %	6	100	75	15	4	14	6

где I - относительная интенсивность колец

Рисунок 1.1 - Электронограф ЭМР-102

Для определения межплоскостных расстояний использовалась формула:

D_hkl d_hkl = 2L = A ( 1.1)

где D_hkl - диаметр кольца или удвоенное расстояние от рефлекса до центра электронограммы; d_hkl - межплоскостное расстояние системы h_ik_il_i; L - эффективная длина камеры;  - длина волны электрона; A - постоянная прибора.

Предполагалось, что величина постоянной прибора 2L является фактической константой. Погрешность измерения в определении постоянной прибора позволяла определить межплоскостные расстояния с точностью 0,1 %. Величина 2L вычислялась из соотношения (1.1). Диаметр колец измерялся компараторам ИЗА-5 с точностью 1 мкм.

Для идентификации расшифрованных электронограмм использовали базу данных of the International Centre for Diffraction Data.

Расшифровка кольцевых электронограмм от поликристаллических образцов осуществлялась следующим образом:

- измеряли диаметры колец D для электронограмм, полученных на просвет, либо радиусы D/2 для электронограмм, снятых на отражение;

- зная постоянную прибора А определяли межплоскостные расстояния d_эксп=A/D;

- идентифицировали полученные фазы путем сравнения d_эксп с теоретическими величинами межплоскостных расстояний d_теор .